Что такое дрейф электронов
Дрейф электронов под действием внешнего поля
При приложении к проводнику электрического поля Е в нем возникает электрический ток, плотность которого согласно закону Ома пропорциональна E:
(5.1)
ρ =1/σ (5.2)
Возникновение тока в проводнике свидетельствует о том, что под действием поля электроны приобретают направленное движение, и функция распределения их по состояниям изменяется. Такое направленное движение называют дрейфом электронов, а среднюю скорость этого движения — скоростью дрейфа vД. Вычислим ее.
, (5.3)
mn — эффективная масса электрона.
Используя (5.3), уравнение направленного движения электрона в решетке можно записать в следующем виде:
(5.3′)
Из (5.3′) видно, что после включения поля скорость направленного движения электронов будет возрастать и они будут двигаться ускоренно до тех пор, пока сила сопротивления 
, пропорциональная скорости vД(t), не окажется равной силе 
, действующей со стороны поля. Когда эти силы сравняются, результирующая сила, действующая на электрон, и ускорение его движения будут равны нулю.
Начиная с этого момента, направленное движение электронов будет совершаться с постоянной скоростью
(5.4)
Так как заряд электрона отрицателен, то дрейф происходит в направлении, противоположном 
.
Отношение скорости дрейфа к напряженности поля называют подвижностью носителей:
(5.5)
Подобная картина имела бы место при движении свободных электронов сквозь идеально правильную решетку со строго периодическим потенциалом. Электронная волна, описывающая поведение электрона в такой решетке, распространялась бы в ней практически без ослабления, подобно световой волне, распространяющейся в оптически прозрачной среде.
Причиной появления конечного электрического сопротивления являются всевозможные нарушения решетки, вызывающие искажения периодичности ее потенциала, на которых происходит рассеяние электронных волн и ослабление направленного потока электронов подобно рассеянию световых волн и ослаблению светового пучка при прохождении его через мутную среду.
дрейф электронов
Смотреть что такое «дрейф электронов» в других словарях:
дрейф электронов — elektronų dreifas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electron drift vok. Elektronenwanderung, f rus. дрейф электронов, m pranc. déplacement d’électrons, m … Fizikos terminų žodynas
Дрейф — означает медленное постоянное перемещение чего либо. В частности: Дрейф судна: Смещение (снос) судна с линии курса под влиянием ветра. Дрейф характеризуется углом между линией пути и линией истинного курса, для измерения этой величины применяется … Википедия
Дрейф (фильм) — Дрейф означает медленное постоянное перемещение чего либо. В частности: Дрейф судна: Смещение (снос) судна с линии курса под влиянием ветра. Дрейф характеризуется углом между линией пути и линией истинного курса, для измерения этой величины… … Википедия
ДРЕЙФ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ — в плазме, относительно медленное направленное перемещение заряж. ч ц (эл нов и ионов) под действием разл. причин, налагающихся на осн. движение (закономерное или беспорядочное). Напр., осн. движение заряж. ч цы в однородном магн. поле в… … Физическая энциклопедия
дрейф заряженных частиц — медленное (по сравнению с тепловым движением) направленное движение заряженных частиц (электронов, ионов и т. д.) в среде под внешним воздействием, например электрических полей. * * * ДРЕЙФ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ДРЕЙФ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, медленное (по … Энциклопедический словарь
ДРЕЙФ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА — упорядоченное движение подвижных носителей заряда в твёрдом теле под действием внеш. полей. Д. н. з. накладывается на их беспорядочное (тепловое) движение, но скорость Д. н. з. vдр обычно мала по сравнению со скоростью теплового движения. Под… … Физическая энциклопедия
ДРЕЙФ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ — медленное (по сравнению с тепловым движением) направленное движение заряженных частиц (электронов, ионов и т. д.) в среде под внешним воздействием, напр. электрических полей … Большой Энциклопедический словарь
ДРЕЙФ — (1) относительно медленное изменение состояния чего либо; (2) снос судна или самолёта от намеченного курса под влиянием ветра или течения; (3) движение чего либо (корабля, льдов), вызванное течением; (4) Д. носителей заряда обусловленное… … Большая политехническая энциклопедия
ДРЕЙФ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ — медленное (по сравнению с тепловым движением) направленное движение заряженных частиц (электронов, ионов и т. д.) в среде под внеш. воздействием, напр. электрич. полей … Естествознание. Энциклопедический словарь
СВЕТОИНДУЦИРОВАННЫЙ ДРЕЙФ — газов и газоподобных сред относит … Физическая энциклопедия
ГЕОМАГНЕТИЗМ — земной магнетизм, магнитное поле Земли и околоземного космического пространства. Земля обладает магнитным полем дипольного типа, как будто бы в ее центре расположен гигантский полосовой магнит. Конфигурация этого поля медленно изменяется,… … Энциклопедия Кольера
ДРЕЙФ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА
Полезное
Смотреть что такое «ДРЕЙФ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА» в других словарях:
дрейф носителей заряда — krūvininkų slinkis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Krūvininkų judėjimas elektriniame lauke. atitikmenys: angl. charge carrier drift vok. Ladungsträgerdrift, f; Trägerdrift, f; Trägerwanderung, f rus. дрейф носителей… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
дрейф носителей заряда — krūvininkų slinkis statusas T sritis chemija apibrėžtis Krūvininkų judėjimas elektriniame lauke. atitikmenys: angl. charge carrier drift rus. дрейф носителей заряда … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
ИНЖEКЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА — увеличение концентрации носителей заряда в полупроводнике (диэлектрике) в результате переноса носителей током из областей с повыш. концентрацией (металлич. контактов, гетеропереходов )под действием внеш. электрич. поля. И. н. з. приводит к… … Физическая энциклопедия
РАССЕЯНИЕ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА — в кристаллич. твёрдых телах процесс взаимодействия электрона проводимости (дырки) с нарушениями идеальной периодичности кристалла, сопровождающийся переходом электрона из состояния с импульсом p в состояние с импульсом Рассеяние наз. упругим,… … Физическая энциклопедия
Дрейф — означает медленное постоянное перемещение чего либо. В частности: Дрейф судна: Смещение (снос) судна с линии курса под влиянием ветра. Дрейф характеризуется углом между линией пути и линией истинного курса, для измерения этой величины применяется … Википедия
Дрейф (фильм) — Дрейф означает медленное постоянное перемещение чего либо. В частности: Дрейф судна: Смещение (снос) судна с линии курса под влиянием ветра. Дрейф характеризуется углом между линией пути и линией истинного курса, для измерения этой величины… … Википедия
ДРЕЙФ — (1) относительно медленное изменение состояния чего либо; (2) снос судна или самолёта от намеченного курса под влиянием ветра или течения; (3) движение чего либо (корабля, льдов), вызванное течением; (4) Д. носителей заряда обусловленное… … Большая политехническая энциклопедия
ДИФФУЗИЯ НОСИТЕЛЕЙ — перемещение носителей заряда в полупроводниках, обусловленное неоднородностями их концентрации. В результате Д. н. в ПП возникает электрич. ток плотностью: j=eDngradrn eDpgradp, где е заряд эл на, n концентрация эл нов проводимости, р дырок, Dn,… … Физическая энциклопедия
АКУСТОЭЛЕКТРОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ — (АЭВ), вз ствие УЗ волн (с частотой =107 1013 Гц) с эл нами проводимости в металлах и ПП; обусловлено изменением внутрикристаллического поля, при деформации решётки кристалла под действием распространяющейся УЗ волны. АЭВ явл. частным случаем… … Физическая энциклопедия
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Дрейф электронов не замкнут. В системе б плотность тока имеет все 3 компоненты с существенным преобладанием азимутальной компоненты; собственным магн. [2]
Дрейф электронов через коллекторный переход снижает их концентрацию в области базы, что создает направленную диффузию инжектируемого эмиттером потока электронов. Однако небольшая часть электронов, инжектированных эмиттером, все же успевает рекомбинировать в область базы. [3]
Дрейф электронов обусловливает электрический ток в среде. Перенос же тепла наблюдается и в отсутствие электрического тока. [4]
Дрейф электронов относительно ионов, хотя система и находится ниже порога линейной неустойчивости, обеспечивает свободную энергию для нелинейной неустойчивости. При помощи детальных измерений корреляций в фазовом пространстве ( х, v), возможных только в численном эксперименте, были обнаружены комки и провалы плотности. Как считают эти авторы, подобные явления, не описываемые в рамках теории возмущений, наводят на мысль о применимости стандартных пертурба-тивных процедур. [5]
Когда дрейф электронов в однородной металлической цепи происходит в том же направлении, в каком происходит распространение тепла, то в дополнение к теплу, обусловленному теплопроводностью, прибавляется ( или из него вычитается при противоположном дрейфе) тепло, переносимое электронами. [6]
Скорость дрейфа электронов в молекулярных газах не может быть вычислена на основании (4.21), считая х const, так как даже при наименьших значениях Х / р число неупругих столкновений довольно велико. [10]
Механизм дрейфа электронов проводимости в полупроводнике отличается от движения электронов в вакууме под действием силы электрического поля. В полупроводнике электроны проводимости, совершая тепловое хаотическое движение, испытывают столкновения с колеблющимися атомами кристаллической решетки, с атомами примесей и другими неоднородностями решетки. Столкновения не всегда носят упругий характер, например ионизированные атомы примеси могут захватывать электрон и высвобождать его через некоторый малый промежуток времени. [11]
Скорость дрейфа электронов VD в данном случае ( v 0) совпадает с ve, а р и Т вследствие малости параметра ЭГД-взаимодействия считаются заданными функциями. [12]
Скорость дрейфа электронов плазмы может оказаться значительно меньше скорости насыщения, если напряженность электрического поля в слое с плазмой успеет уменьшиться. [13]
Поэтому скорость дрейфа электронов зависит от их энергии. [15]
Что такое дрейф электронов
Электрический ток в металлах – это упорядоченное движение электронов под действием электрического поля. Опыты показывают, что при протекании тока по металлическому проводнику переноса вещества не происходит, следовательно, ионы металла не принимают участия в переносе электрического заряда.
Наиболее убедительное доказательство электронной природы тока в металлах было получено в опытах с инерцией электронов. Идея таких опытов и первые качественные результаты (1913 г.) принадлежат русским физикам Л. И. Мандельштаму и Н. Д. Папалекси. В 1916 году американский физик Р. Толмен и шотландский физик Б. Стюарт усовершенствовали методику этих опытов и выполнили количественные измерения, неопровержимо доказавшие, что ток в металлических проводниках обусловлен движением электронов.
При торможении вращающейся катушки на каждый носитель заряда действует тормозящая сила 
которая играет роль сторонней силы, то есть силы неэлектрического происхождения. Сторонняя сила, отнесенная к единице заряда, по определению является напряженностью поля сторонних сил:
 |
Здесь – мгновенное значение силы тока в катушке, – полное сопротивление цепи, υ0 – начальная линейная скорость проволоки.
Отсюда удельный заряд свободных носителей тока в металлах равен:
|
Все величины, входящие в правую часть этого соотношения, можно измерить. На основании результатов опытов Толмена и Стюарта было установлено, что носители свободного заряда в металлах имеют отрицательный знак, а отношение заряда носителя к его массе близко к удельному заряду электрона, полученному из других опытов. Так было установлено, что носителями свободных зарядов в металлах являются электроны.
По современным данным модуль заряда электрона ( элементарный заряд ) равен
 |
а его удельный заряд есть
 |
Хорошая электропроводность металлов объясняется высокой концентрацией свободных электронов, равной по порядку величины числу атомов в единице объема.
Из-за взаимодействия с кристаллической решеткой потенциальная энергия выхода электрона внутри проводника оказывается меньше, чем при удалении электрона из проводника. Электроны в проводнике находятся в своеобразной «потенциальной яме», глубина которой и называется потенциальным барьером.
Как ионы, образующие решетку, так и электроны участвуют в тепловом движении. Ионы совершают тепловые колебания вблизи положений равновесия – узлов кристаллической решетки. Свободные электроны движутся хаотично и при своем движении сталкиваются с ионами решетки. В результате таких столкновений устанавливается термодинамическое равновесие между электронным газом и решеткой. Согласно теории Друде–Лоренца, электроны обладают такой же средней энергией теплового движения, как и молекулы одноатомного идеального газа. Это позволяет оценить среднюю скорость 
теплового движения электронов по формулам молекулярно-кинетической теории. При комнатной температуре она оказывается примерно равной 10 5 м/с.
При наложении внешнего электрического поля в металлическом проводнике кроме теплового движения электронов возникает их упорядоченное движение (дрейф), то есть электрический ток. Среднюю скорость 
дрейфа можно оценить из следующих соображений. За интервал времени Δ через поперечное сечение проводника пройдут все электроны, находившиеся в объеме 
Число таких электронов равно 
где – средняя концентрация свободных электронов, примерно равная числу атомов в единице объема металлического проводника. Через сечение проводника за время Δ пройдет заряд 
Отсюда следует:
 |
или
|
В классической электронной теории металлов предполагается, что движение электронов подчиняется законам механики Ньютона. В этой теории пренебрегают взаимодействием электронов между собой, а их взаимодействие с положительными ионами сводят только к соударениям. Предполагается также, что при каждом соударении электрон передает решетке всю накопленную в электрическом поле энергию и поэтому после соударения он начинает движение с нулевой дрейфовой скоростью.
Несмотря на то, что все эти допущения являются весьма приближенными, классическая электронная теория качественно объясняет законы электрического тока в металлических проводниках.
Закон Джоуля–Ленца. К концу свободного пробега электроны под действием поля приобретают кинетическую энергию
 |
Согласно сделанным предположениям вся эта энергия при соударениях передается решетке и переходит в тепло.
За время Δ каждый электрон испытывает Δ соударений. В проводнике сечением и длины имеется электронов. Отсюда следует, что выделяемое в проводнике за время Δ тепло равно:
|
Это соотношение выражает закон Джоуля–Ленца.
Таким образом, классическая электронная теория объясняет существование электрического сопротивления металлов, законы Ома и Джоуля–Ленца. Однако в ряде вопросов классическая электронная теория приводит к выводам, находящимся в противоречии с опытом.
Эта теория не может, например, объяснить, почему молярная теплоемкость металлов, также как и молярная теплоемкость диэлектрических кристаллов, равна 3, где – универсальная газовая постоянная (закон Дюлонга и Пти, см. ч. I, § 3.10). Наличие свободных электронов на сказывается на величине теплоемкости металлов.
Классическая электронная теория не может также объяснить температурную зависимость удельного сопротивления металлов. Теория дает соотношение 
в то время как из эксперимента получается зависимость ρ
Вещества в сверхпроводящем состоянии обладают исключительными свойствами. Практически наиболее важным их них является способность длительное время (многие годы) поддерживать без затухания электрический ток, возбужденный в сверхпроводящей цепи.
Классическая электронная теория не способна объяснить явление сверхпроводимости. Объяснение механизма этого явления было дано только через 60 лет после его открытия на основе квантово-механических представлений.
В настоящее время ведутся интенсивные работы по поиску новых веществ с еще более высокими значениями кр. Ученые надеятся получить вещество в сверхпроводящем состоянии при комнатной температуре. Если это произойдет, это будет настоящей революцией в науке, технике и вообще в жизни людей.
Следует отметить, что до настоящего времени механизм высокотемпературной сверхпроводимости керамических материалов до конца не выяснен.